邯钢120吨转炉副枪自动化炼钢技术的实施优化

摘要：文章针对邯钢一炼钢厂副枪技术的具体应用过程，详细介绍了邯钢在引进的副枪技术上不断完善优化，对存在的问题逐一拿方案，逐一解决、消化和吸收，并在后续生产中正常运行，取得了满意的效果。

关键词：转炉副枪；自动化炼钢；副枪平台

中图分类号：TF713 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0039-02

1 项目概况

炼钢厂在规划之初确定了部分关键技术和设备国外引进的整体思路，其中转炉副枪为引进项目之一。副枪系统在转炉炼钢中的主要功能是：测量钢水温度、测量钢水碳含量、测量钢水含氧量、取钢样、测量熔池内金属液面

位置。

2008年，邯钢公司与达涅利康丽斯荷兰公司签定引进转炉副枪、动静态控制和底吹系统技术附件，副枪项目全面启动。为了确保这套系统在一炼钢厂建成后快速的达产达效，项目组从项目启动到后期生产过程，做了大量细致的工作。2010年11月开始副枪机械设备安装，于2011年3月24日在1#转炉第一炉顺利使用，2011年4月28日在2#转炉副枪也顺利投入使用，2011年7月17日在3#转炉副枪也顺利投入使用，并在后续生产中正常运行，我们很顺利地由以前的人工倒炉测温取样变成了现在的副枪自动取样，既节省了冶炼时间，又减少了工人的体力劳动。但随之而来也带来了一系列问题，当副枪正常工作时，一切都没有问题，需要工人操作的按钮也十分简便；但是，一旦副枪出现问题，操作工不能及时知晓其中的原委，与此同时，设备人员也不是特别了解，将副枪HMI画面进行汉化处理。只有所有显示的语言变成了汉语，操作工才能更好地理解其中的含义，才能更好地操作、维修副枪。为一炼钢投产初期的稳定运行以及众多新产品的快速开发，提供了坚实的保障，取得了良好的经济效益。

2 转炉副枪技术概况

转炉副枪技术是通过副枪检测转炉内钢水温度、碳含量、氧活度、液面高度以及取样分析钢水成分，在转炉计算机过程控制系统上进行数据分析计算后给出所有操作参数，由转炉一级系统自动执行这些参数，最终达到转炉冶炼目标的炼钢操作的工艺，其关键点在于副枪测量数据的准确性以及稳定性。

3 副枪项目实施过程

副枪模型依据转炉生产的初始条件（如铁水温度、重量、成分、废钢质量、分类）、要求的终点目标（钢水的终点温度、成分）以及以往炉次的参考数据，计算出本炉次的耗氧量，确定各种熔剂的加入量。当转炉吹氧达到氧耗量的85%时，副枪开始测温、定碳，并把测到的结果送入计算机，动态模型根据副枪测到的实际值作为初值，计算出达到转炉吹炼目标温度和碳含量所需补吹的氧量和冷却剂量。

3.1 模型软件架构

在软件方面，副枪模型分为静态模型和动态模型两部分，分别在转炉冶炼工艺的不同阶段起作用。在硬件方面，它包括两台双机冷备的模型服务器、一台维护工程师站、一台冶金工艺工程师站和5台OWS站操作员站。模型服务器和工程师站设置在计算机室，操作员站分别位于转炉主控室、铁水倒罐站、废钢间、铁水脱硫站、钢包热修间和生产调度室，冶炼数学模型炼钢计算机系统配置如图1所示。

3.2 实施步骤

2010年10月副枪设备到达现场、2010年12月12日1号副枪开始安装、2011年7月3个转炉副枪热试成功、2011年8月完成三座转炉副枪HMI人机接口画面处理，提高操作工的使用水平和处理故障的能力。

2011年10月增加脱磷预测功能，对炼钢起到了很好的作用，以使用副枪、动静态模型为主要内容的转炉计算机自动炼钢工作的开展，使一炼钢厂120吨转炉炼钢生产在投产之初就很快步入稳定状态，副枪、底吹系统和SDM模型日趋完善，模型运算结果符合生产实际，现场操作工人对副枪及计算机模型的指导更加信赖，副枪系统运行稳定可靠，转炉吹炼终点控制精度高，转炉操作技术经济指标改善明显。

图1 模型系统架构图

4 副枪的优化

4.1 主要优化工作

（1）投料系统更换了一部分电液推杆和电液推杆限位挡块，并对电振漏料处进行改造，定期对电液推杆进行了加油，保证了排料闸门开关速度，排料闸门故障率大幅度降低，投料系统自动故障率降低。

（2）针对密封阀门故障影响比例较大问题，对部分问题阀门采取提前预防的措施，提前进行了更换。

（3）铁水、废钢和渣料配比合理，吹炼过程稳定，生产事故少。基于副枪测量的炼钢模型根据铁水成分、温度条件和转炉终点要求计算废钢和熔剂的加入量，计算过程严格依据物料平衡和热平衡，在准确命中终点碳、温目标的前提下，各种物料的加入量得到科学合理的优化，克服了根据经验人工确定加料量的盲目性，使原材料和能源得到了最经济的使用。同时，副枪及炼钢模型的使用将转炉炼钢过程中的人为干扰因素降到最小，只要原材料条件稳定，转炉吹炼就稳定，使转炉吹炼过程趋于模式化。炼钢厂投产以来，随着副枪和动静态控制系统作用的日益发挥，转炉吹炼过程更加稳定。

4.2 副枪卷扬平台动态性能优化

副枪在实际运行过程中，在运行至测量位时往往出现较大幅度的晃动，从而使副枪定位不准，不能及时下枪进行测温定氧，并且在这种强烈的惯性冲击下常常使机械连接处松动磨损，形成比较大的设备隐患，同时也加重了设备维护的强度，属于副枪设计中的一个较大缺陷，针对现状，将副枪旋转电机的速度控制曲线进行修改，并且编写程序，将副枪在高低速切换点之后的停止速度降低，从而使副枪能平滑缓慢地停止，在这个速度下降的过程中，也消耗了大部分的惯性使能，使得卷扬平台能很好地停止，不至于出现大幅度的晃动。主要优化旋转电机速度控制曲线。优化后的旋转电机速度曲线如图2所示：

图2 优化后的旋转电机速度曲线

5 结语

一炼钢厂实施转炉副枪自动炼钢工作刚刚开始几个月，在改善吹炼稳定性、减少补吹炉数、缩短转炉冶炼周期、提高劳动生产率、改善炼钢工作环境等方面取得了令人满意的初步成果。然而，这项工作毕竟还处于起步阶段，尽管我们在原料条件、操作模式、计算机模型系统环境等方面顺应副枪自动化炼钢工艺的客观要求，对于基础工作进行了规范和完善，但是在副枪稳定应用、保证现场副枪机械限位稳定、排料闸门正常运行、生产数据的来源和可靠性方面还需要继续做工作，才能形成完整的、符合新一炼钢厂实际的数据体系和操作管理经验，使副枪自动炼钢系统的运行更加精确，在科学指导生产、提高转炉操作指标、降低生产成本、创造经济效益等方面发挥更大的作用。

参考文献

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作者简介：张太（1972—），男，河北邯郸人，河北钢铁集团邯钢一炼钢厂工程师，研究方向：电气管理。

（责任编辑：周 琼）